Glucose regulated protein 78 (GRP78) is frequently highly expressed in tumor cells, contributing to the acquisition of several phenotypic cancer hallmarks. GRP78 expression is also positively correlated with tumor metastasis, and promotes hepatocellular carcinoma cell invasion via increasing cell motility, however, other mechanisms involving the prometastatic roles of GRP78 remain to be elucidated. Here we report that forced GRP78 expression promotes colon cancer cell migration and invasion through upregulating MMP-2, MMP-9 and especially uPA production. These effects of GRP78 are mediated by enhancing the activation of ${\beta}$-catenin signaling. Interestingly, we identify that GRP78 interacts with uPA both in the cells and in the culture medium, suggesting that GRP78 protein is likely to directly facilitate uPA secretion via protein-protein interaction. Taken together, our findings demonstrate for the first time that besides stimulation of cell motility, GRP78 can act by increasing proteases production to promote tumor cell invasion.
Glucose regulated protein 78 (GRP78) is usually recognized as a chaperone in the endoplasmic reticulum. However, increasing evidence indicates that GRP78 can be translocated to the cell surface, acting as a signaling receptor for a variety of ligands. Since little is known about the secretion of GRP78 and its role in the progression of colon cancer we here focused on GRP78 from colon cancer cells, and purified GRP78 protein mimicking the secreted GRP78 was able to utilize cell surface GRP78 as its receptor, activating downstream PI3K/Akt and Wnt/${\beta}$-catenin signaling and promote colon cancer cell proliferation. Our study revealed a new mode of action of autocrine GRP78 in cancer progression: secreted GRP78 binds to cell surface GRP78 as its receptor and activates intracellular proliferation signaling.
Background: Glucose regulated protein 78 (GRP78) is a type of molecular chaperone. It is a possible candidate protein that contributes to development of drug resistance. We first examined the involvement of GRP78 in chemotherapy-resistance in human ovarian cancer cell. Materials and Methods: The expression of GRP78 mRNA and protein were examined by RT-PCR and western blotting, respectively, in human ovarian cancer cells line (HO-8910). Sensitivity of HO-8910 to paclitaxel was determined with methyl thiazolyl tetrazolium (MTT). Suppression of GRP78 expression was performed using specific small-interfering RNA (siRNA) in HO-8910 cells, and cell apoptosis was assessed by flow cytometry. Statistical analysis was performed using the SPSS 15.0 statistical package. Results: HO-8910 cells, with high basal levels of GRP78, exhibited low sensitivity to paclitaxel. The mRNA and protein levels of GRP78 were dramatically decreased at 24h, 48h and 72h after transfection and the sensitivity to paclitaxel was increased when the GRP78 gene was disturbed by specific siRNA transfection. Conclusions: The results suggested that high GRP78 expression might be one of the molecular mechanisms causing resistance to paclitaxel, and therefore siRNA of GRP78 may be useful in tumor-specific gene therapy for ovarian cancer.
본 연구는 운동강도 차이에 따른 카페인 구강 투여가 STZ-유발 당뇨 쥐 가자미근에서 GLUT-4와 GRP-78 단백질 발현에 미치는 영향을 규명하기 위하여 F344계 수컷 횐쥐를 무작위 표본추출에 의하여 당뇨유발군(n=6), 당뇨유발-카페인 투여군(n=6), 당뇨유발-카페인투여 저강도운동군(n=6), 당뇨유발-카페인투여 중강도운동군(n=6), 그리고 당뇨유발-카페인투여 고강도 운동군(n=6)으로 분류하였다. 저강도 운동은 트레드밀 경사도 0%에서 8 m/min 속도로, 중강도 운동은 트레드밀 경사도 0%에서 16 m/min 속도로, 고강도운동은 트레드밀 경사도 0%에서 25 m/min속도로 30분간 1회 운동을 실시하였다. GLUT4단백질 발현은 당뇨군에 비해서 당뇨유발군-카페인 투여군과 당뇨유발-카페인투여 저강도 운동군에서 차이가 없었으며, 당뇨유발-카페인투석 중강도 운동군에서는 다소 감소하였으나 당뇨유발-카페인투여 고강도 운동군에서 증가하였다. GRP-78 단백질 발현은 당뇨군에 비해서 당뇨유발-카페인투여 저강도 운동군, 당뇨유발-카페인투여 중강도 운동군, 그리고 당뇨유발-카페인투석 고강도 운동군에서 감소하였으나, 당뇨유발-카페인 투여군에서는 다소 증가한 것으로 나타났다 고강도 일회성 운동이 인슐린 민감도를 개선시켜 인슐린 요구량을 낮추는데 이러한 효과는 내형질세망에서 세포막으로의 GLUT-4 단백질의 전이와 GLUT-4 단백질 양의 증가 때문이다. 운동군에서의 GRP-78 단백질이 감소된 기전은 정확히 밝힐 수는 없지만, 카페인으로 인한 지질 동원이 운동 시 작업근의 세포에 많은 에너지를 공급하여 세포가 받는 스트레스를 완화시켜 주었기 때문이라고 추측된다.
The 94 KDa glucose-resulsted Protein (SH 94), one of stress Proteins, is a Ca2+-binding protein in the endoplasmic reticulum (ER). In this study, the possible effect of Ca2+ on the native conformation of grp 94 was examined. When the purified grp 94 was analyzed by Sel filtration in the presence of either EGTA or CaCl2, it was eluted with apparent molecular weight (MW) of 100 KDa in both cases. When similarly analyzed with microtome or cell Ivsate, however, srp 94 was eluted with apparent IW of 200 KDa in the presence of E6TA, while with apparent MW of 100 KDa in the presence of CaCl2, indicating possible association of grp 94 with one or more other proteins in the absence of CaCl2. Consequently, immunoprecipitation with anti-grp 94 was carried out to determine which proteins specifically interact with grp 94. It is sho%un that srp 94 may interact, in a Ca2+_dependent manner. with other proteins including BiP (grp 78) which is also a stress protein in the ER.
Park, Hyo-Jin;Park, Jae-Young;Kim, Jin-Woo;Yang, Seul-Gi;Jung, Jae-Min;Kim, Min-Ji;Park, Joung Jun;Koo, Deog-Bon
한국발생생물학회지:발생과생식
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제21권4호
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pp.407-415
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2017
In the present study, we investigated the role of binding immunoglobulin protein/glucose-regulated protein, 78-kDa (BIP/GRP78)-regulated endoplasmic reticulum (ER)-stress on meiotic maturation and cumulus cells expansion in porcine cumulus-oocyte complexes (COCs). Previously, it has been demonstrated that unfolded protein response (UPR)-related genes, such as molecules involved in ER-stress defense mechanisms, were expressed in matured oocytes and cumulus cells during in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes. However, BIP/GRP78-mediated regulation of ER stress in porcine oocytes has not been reported. Firstly, we observed the effects of knockdown of BIP/GRP78 (an UPR initiation marker) using porcine-specific siRNAs (#909, #693, and #1570) on oocyte maturation. Among all siRNAs, siRNA #693 significantly reduced the protein levels of UPR marker proteins (BIP/GRP78, ATF4, and P90ATF6) in porcine COCs observed by Western blotting and immunofluorescence analysis. We also observed that the reduction of BIP/GRP78 levels by siRNA#693 significantly inhibited the meiotic maturation of oocytes (siRNA #693: $32.5{\pm}10.1%$ vs control: $77.8{\pm}5.3%$). In addition, we also checked the effect of ER-stress inhibitors, tauroursodeoxycholic acid (TUDCA, $200{\mu}M$) and melatonin ($0.1{\mu}M$), in BIP/GRP78-knockdown oocytes. TUDCA and melatonin treatment could restore the expression levels of ER-stress marker proteins (BIP/GRP78, $p-eIF2{\alpha}$, $eIF2{\alpha}$, ATF4, and P90ATF6) in siRNA #693-transfected matured COCs. In conclusion, these results demonstrated that BIP/GRP78-mediated regulation of UPR signaling and ER stress plays an important role in in vitro maturation of porcine oocytes.
Jo, Pil-Gue;Choi, Yong-Ki;An, Kwang-Wook;Choi, Cheol-Young
한국양식학회지
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제20권4호
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pp.205-211
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2007
Stress-inducible proteins may function in part as molecular chaperones, protecting cells from damage due to various stresses and helping to maintain homeostasis. We examined the mRNA expression patterns of a 68-kDa heat shock protein (HSP68) and 78-kDa glucose-regulated protein (GRP78) in relation to physiological changes in Pacific oyster Crassostrea gigas under osmotic stress. Expression of HSP68 and GRP78 mRNA in the gill significantly increased until 48 h in a hypersaline environment (HRE) and 72 h in a hyposaline environment (HOE), and then decreased. Osmolality and the concentrations of $Na^+$, $Cl^-$, and $Ca^{2+}$ in the hemolymph of HRE oysters significantly increased until 72 h (the highest value) and then gradually decreased; in HOE oysters, these values significantly decreased until 72 h (the lowest value), and then increased. These results suggest that osmolality and $Na^+$, $Cl^-$, and $Ca^{2+}$ concentrations were stabilized by HSP68 and GRP78, and indicate that these two stress-induced proteins play an important role in regulating the metabolism and protecting the cells of the Pacific oysters exposed to salinity changes.
Glucose deprivation and hypoxia frequently occur in solid tumor cells, including pancreatic cancer cells. Glucose deprivation activates the unfolded protein response (UPR) and causes the up-regulation of glucose-regulated protein 78 (GRP78). Induction of GRP78 has been shown to protect cancer cells. Therefore, shutting down of GRP78 expression may be a novel strategy in anticancer drug development. Based on this understanding, a screening system established for anticancer agents that exhibit selective cytotoxicity on pancreatic cancer cells under glucose-deprived conditions. To test this hypothesis, the new compounds isolated, pancastatin A (PST-A) and B (PST-B), from Ponciri Fructus. PST-A and B were identified as glabretal triterpenoid moieties by electrospray ionization mass spectrometry and nuclear magnetic resonance spectroscopic methods. PST-A and B suppressed the accumulation of the UPR hallmark gene, GRP78, during glucose deprivation. Furthermore, PST-A and B showed selective cytotoxicity on PANC-1 pancreatic cancer cells under glucose deprivation. Interestingly, PST-A and B had no effect on these cells under normal growth conditions. Our results suggest that PST-A and B act as novel therapeutic agents to induce selective cell death in glucose-deprived pancreatic cancer cells.
Kang Jin Joo;Kwon Yunjeong;Lee Eun Young;Park Hyoung Woo;Yang Hye-Won;Kim Myoung Hee
대한의생명과학회지
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제11권3호
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pp.311-318
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2005
Grp78, discovered as one of the putative target genes of Hoxc8, is a highly conserved stress protein and functions as a molecular chaperone in the endoplasmic reticulum (ER). In order to see the stage-specific expression pattern of Grp78 during development, mouse embryos from day 7.5 to 17.5 p.c. were isolated, and RT-PCR as well as in situ hybridization was performed. When RT-PCR was performed using Grp78 specific primers, periodic expression pattern was detected. And also a region-specific expression pattern was detected with a strong expression in the trunk part of day 11.5 p.c. embryo, like that of Hoxc8. When in situ hybridization was performed, Grp78 was revealed to be expressed in the endoderm, somite, neuroepithelium cells of neural tube in early embryos. In the case of late embryos, Grp78 expression was detected in the liver, segmental bronchus within cranial lobe of lung, ossification center within the cartilage primordium of rib and vertebra, submandibular gland, as well as metanephros. These expression patterns are very much similar to those of Hoxc8. Since Hoxc8 has been reported to regulate apoptosis during organogenesis, it might be possible that the apoptotic function could have been conveyed through the expression of Grp78, implying that the Grp78 is one of the Hoxc8 downstream target genes.
Yun, SeungPil;Yun, Chul Won;Lee, Jun Hee;Kim, SangMin;Lee, Sang Hun
Biomolecules & Therapeutics
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제26권5호
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pp.464-473
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2018
Cripto is a small glycosylphosphatidylinositol-anchored signaling protein that can detach from the anchored membrane and stimulate proliferation, migration, differentiation, vascularization, and angiogenesis. In the present study, we demonstrated that Cripto positively affected proliferation and survival of mesenchymal stem cells (MSCs) without affecting multipotency. Cripto also increased expression of phosphorylated janus kinase 2 (p-JAK2), phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3 (p-STAT3), 78 kDa glucose-regulated protein (GRP78), c-Myc, and cyclin D1. Notably, treatment with an anti-GRP78 antibody blocked these effects. In addition, pretreatment with STAT3 short interfering RNA (siRNA) inhibited the increase in p-JAK2, c-Myc, cyclin D1, and BCL3 levels caused by Cripto and attenuated the pro-survival action of Cripto on MSCs. We also found that incubation with Cripto protected MSCs from apoptosis caused by hypoxia or $H_2O_2$ exposure, and the level of caspase-3 decreased by the Cripto-induced expression of B-cell lymphoma 3-encoded protein (BCL3). These effects were sensitive to down-regulation of BCL3 expression by BCL3 siRNA. Finally, we showed that Cripto enhanced expression levels of vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor (FGF), and hepatocyte growth factor (HGF). In summary, our results demonstrated that Cripto activated a novel biochemical cascade that potentiated MSC proliferation and survival. This cascade relied on phosphorylation of JAK2 and STAT3 and was regulated by GRP78. Our findings may facilitate clinical applications of MSCs, as these cells may benefit from positive effects of Cripto on their survival and biological properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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